張昌隴

（甘肅省民樂縣洪水河管理處，甘肅 民樂 734503）

氮是作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵營養(yǎng)元素，氮素供應(yīng)不足將阻礙作物生長發(fā)育，從而影響作物產(chǎn)量，但過量施用氮素對(duì)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成同樣不利[1-2]。此外，大量的氮肥投入還會(huì)導(dǎo)致肥料利用率低和環(huán)境生態(tài)等問題[3-4]；目前我國氮肥利用率僅為30%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的50%～60%[5]。研究發(fā)現(xiàn)，適量施用氮肥#有效提高作物產(chǎn)量和氮肥利用效率，達(dá)到保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的目的[6-7]。蔣進(jìn)等[8]在不同施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量的影響研究中發(fā)現(xiàn)，在不同施氮量條件下，作物產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，且增幅達(dá)顯著水平，但不同品種小麥的適宜用氮量并不相同，需根據(jù)地力條件進(jìn)行確定；張宏等[9]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)赜昧吭?～220 kg/hm2時(shí)，棉花產(chǎn)量、生物量隨著施氮量的增加顯著增加，當(dāng)施氮量大于220 kg/hm2時(shí)影響不顯著。周德平等[10]研究了不同施氮水平對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，研究結(jié)果表明，在氮肥用量在0～200 kg/hm2時(shí)，增施氮肥#顯著提高水稻產(chǎn)量，此時(shí)施氮量與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.923，當(dāng)?shù)视昧砍^200 kg/hm2后，增產(chǎn)效應(yīng)不再顯著；柳強(qiáng)娟等[11]通過產(chǎn)量回歸曲線得出，寧夏旱區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量最高時(shí)的適宜施氮量在150～200 kg/hm2之間，該施氮模式將有效提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。袁月星等[12]在探索辣椒最佳施氮量的研究中發(fā)現(xiàn)，辣椒產(chǎn)量隨施氮量的提高呈先增后降的趨勢，當(dāng)施氮量為330 kg/hm2時(shí)，辣椒產(chǎn)量和產(chǎn)值達(dá)到最高。

菘藍(lán)（Isatis Indigotica）又名茶藍(lán)，其葉（大青葉）和干燥根（板藍(lán)根）均#入藥[13]。菘藍(lán)根系較發(fā)達(dá)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，#以在一定干旱、低溫等逆境條件下正常生長。目前，我國菘藍(lán)的主要產(chǎn)區(qū)分布在甘肅、內(nèi)蒙古、河北等地[14]，其中甘肅省河西冷涼灌區(qū)菘藍(lán)種植面積較大，近年來已成為提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶收入的主要經(jīng)濟(jì)作物之一[15]。然而，在菘藍(lán)種植過程中，該區(qū)往往采用傳統(tǒng)的平地露地種植方式，而河西地區(qū)降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)度大，致使土壤中水分并不能及時(shí)滿足菘藍(lán)生長需水要求，進(jìn)而導(dǎo)致菘藍(lán)產(chǎn)量、品質(zhì)降低，同時(shí)菘藍(lán)施肥方面也存在盲目性仍按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)施肥，水肥資源浪費(fèi)嚴(yán)重，水分、養(yǎng)分利用效率較低。因此，針對(duì)河西地區(qū)菘藍(lán)水肥管理模式粗放，水肥利用效率低下以及水資源緊缺等問題，如何科學(xué)合理確定水肥用量，以達(dá)到以水促肥、以肥調(diào)水，水肥高效利用和作物豐產(chǎn)提質(zhì)增效是當(dāng)前該區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展亟待解決的主要問題。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者先后從節(jié)水灌溉制度等不同方面進(jìn)行了水分脅迫對(duì)菘藍(lán)產(chǎn)量和品質(zhì)的研究[16]，而考慮氮肥對(duì)其生長狀況和產(chǎn)量的影響研究還較少。本研究以河西地區(qū)菘藍(lán)為研究對(duì)象，采用膜下滴灌技術(shù)，研究不同施氮量對(duì)菘藍(lán)產(chǎn)量的影響，以期為河西綠洲菘藍(lán)減氮節(jié)肥提供理論依據(jù)，從而提高農(nóng)田氮肥利用效率。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2019年在張掖市民樂縣益民灌溉試驗(yàn)站（100°43′E，38°39′N）進(jìn)行。供試品種選用當(dāng)?shù)胤N子站提供的菘藍(lán)種子，種子純度97%，千粒重為9.880 g，發(fā)芽率為89.0%，發(fā)芽勢為48.0%。于4月20日播種，播種量為30.0 kg/hm，播前對(duì)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行30 cm的翻耕處理，人工除去雜草，同時(shí)過磷酸鈣（P2O5含量12%、S含量10%、Ca含量16%）350 kg/hm，源鉀（K2O含量25%）200 kg/hm，作為基肥在播種時(shí)一次性施入。灌溉方式采用膜下滴灌。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇當(dāng)?shù)胤N植的菘藍(lán)為典型研究作物，考慮氮肥一個(gè)因素。按照菘藍(lán)生長特點(diǎn)，將生育期分為四個(gè)階段，分別為苗期、營養(yǎng)生長期、肉質(zhì)根生長期和肉質(zhì)根成熟期。田間試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)施氮處理，分別為N1：150 kg/hm2、N2：200 kg/hm2、N3：250 kg/hm2。試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理1個(gè)對(duì)照，對(duì)照處理不施氮，共4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)。小區(qū)長8 m，寬5 m，面積為40 m2，試驗(yàn)有效種植面積為480 m2。采用膜下滴灌進(jìn)行灌溉，土壤濕度控制的土層深度為100 cm，水分控制上、下限范圍與區(qū)域?qū)嶋H較為吻合，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1所示。

表1 菘藍(lán)不同施氮量的試驗(yàn)處理方案

1.3 產(chǎn)量

產(chǎn)量測定：待菘藍(lán)成熟后按小區(qū)單獨(dú)收獲，曬干并計(jì)產(chǎn)，各處理的實(shí)際產(chǎn)量為3個(gè)重復(fù)小區(qū)的平均值獲得。同時(shí)各小區(qū)隨機(jī)取15株進(jìn)行室內(nèi)考種，測定莖葉生物量和根干重、產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行不同處理間的差異性分析，各表中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)均為平均值。

2 不同施氮量對(duì)菘藍(lán)產(chǎn)量的影響

板藍(lán)根是藥材菘藍(lán)的地下部分，其藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。由表2#以看出，不同施氮處理對(duì)板藍(lán)根的產(chǎn)量具有顯著影響。相同的灌溉水平下，菘藍(lán)產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后減小的變化趨勢。所有施氮處理中N2產(chǎn)量最高，為7 317 kg/hm2，其次為N3處理，N1處理的產(chǎn)量最低，為6 392 kg/hm2。這說明中氮較低氮和高氮能顯著提高板藍(lán)根的產(chǎn)量（P＜0.05），且低氮對(duì)產(chǎn)量的影響大于高氮。N2處理產(chǎn)量較N3處理增幅為6.5%～6.9%，N2處理產(chǎn)量較N1處理增幅為8.2%～11.7%，N3處理產(chǎn)量較N1處理增幅為1.5%～4.5%。

表2 不同處理對(duì)菘藍(lán)產(chǎn)量的影響

為進(jìn)一步定量探索出河西地區(qū)菘藍(lán)的最佳氮肥用量，對(duì)施氮量與產(chǎn)量進(jìn)行了曲線擬合，如圖1所示，同一灌溉水平下，板藍(lán)根產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后減小的趨勢，施氮量對(duì)產(chǎn)量的一元二次曲線擬合效果良好（R2=0.905，P＜0.01）。根據(jù)曲線方程計(jì)算#得，不同施氮條件下菘藍(lán)最大產(chǎn)量的施氮量為206.0 kg/hm2，此時(shí)最大產(chǎn)量為7 137.0kg/hm2。由此#見，不同施氮之間存在明顯的差異，施氮過量或過少均不能達(dá)到高產(chǎn)的目標(biāo)。

圖1 不同處理的產(chǎn)量擬合曲線

3 討論

施氮對(duì)作物生長和代謝過程有重要的作用，施氮不足時(shí)作物生長緩慢且植株矮小，施氮充足時(shí)生長較為旺盛，施氮過量后不利于作物的生長發(fā)育。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菘藍(lán)產(chǎn)量隨著施氮量的增加先增加后減小，呈現(xiàn)出單峰變化趨勢，在N2水平產(chǎn)量達(dá)到最大。而過量施氮和過少量施氮均會(huì)引起菘藍(lán)的產(chǎn)量不同程度的降低。因此，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，施氮對(duì)作物增產(chǎn)作用顯著，但過量和不合理的灌水和施氮均會(huì)對(duì)產(chǎn)量和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，過量施氮會(huì)造成土壤硝態(tài)氮在土壤中的淋失，對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境造成破壞和影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)會(huì)造成作物的減產(chǎn)。

水分和氮素的不同施入量會(huì)影響作物的光合作用和產(chǎn)量品質(zhì)等，國內(nèi)的許多學(xué)者針對(duì)水肥投入量的問題也展開了研究。仲爽等18]通過水肥耦合的玉米盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不斷增加水、氮的用量對(duì)產(chǎn)量有提高作用，且水氮配合表現(xiàn)出相互促進(jìn)的正交互效應(yīng)。鄭睿等[19]研究認(rèn)為，水分脅迫條件下葡萄的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、光合速率等降低，但是同時(shí)施氮量的增加會(huì)在一定程度上減小這種下降趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)在施氮200 kg/hm2條件，處理N2對(duì)應(yīng)的菘藍(lán)的產(chǎn)量最高，這是該地區(qū)適宜的施氮量。試驗(yàn)結(jié)果表明，合理的施氮量#以節(jié)約氮肥，同時(shí)又#以保證作物產(chǎn)量不降低，并且減少氮肥的施加有利于農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

4 結(jié)論

通過膜下滴灌條件下的不同施氮量對(duì)菘藍(lán)的產(chǎn)量影響研究發(fā)現(xiàn)，中氮處理（N2）的菘藍(lán)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，有顯著的增產(chǎn)和減氮的效果，這種施氮量水平是該地區(qū)合理的菘藍(lán)施氮栽培方式。由此#見，在膜下滴灌下合理施氮#以促進(jìn)菘藍(lán)根系對(duì)氮肥的利用，并提高菘藍(lán)的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)減少施氮并且高產(chǎn)的目標(biāo)，對(duì)河西綠洲菘藍(lán)的減氮增產(chǎn)具有重要的意義，也為該地區(qū)的農(nóng)田生態(tài)保護(hù)提供理論依據(jù)。